Дополнительная сложность, возникающая при вычислении определенных
интегралов с помощью контурного интегрирования, состоит в том,
что во многих случаях приходится интегрировать по контуру со всем
не ту функцию, от которой вычисляется определенный интеграл.
Наиболее широко используется прием, в котором подынтегральная
функция домножается на логарифм. Идея этого метода содержится в
п.3.4 и состоит в следующем. Если рассмотреть контурный интеграл
,
где контур Г имеет вид, изображенный на рис.8 (аналогично рис.3.),
то интегралы по верхнему и нижнему берегам разреза в сумме дадут
,
так как члены с логарифмом сокращаются (см. формулу (18)).
Таким образом, контурный интеграл
можно использовать для вычисления интеграла
.
При этом для функции f (x) не требуется четность или
выполнение условий п.3.1.
Вычислим
|
||
![]() |
Домножим подынтегральную функцию на Ln z, получившаяся функция
|
|
Рис 8. |
![]() |
(39) |
В пределе
R ® Ґ
и
![]() |
(40) |
так как промежуток интегрирования конечен, а
.
С другой стороны, контурный интеграл в (39) может быть найден
по основной теореме теории вычетов.
Подынтегральная функция внутри
контура интегрирования имеет три простых полюса в точках
![]() |
(41) |
Откуда
![]() |
(42) |
Аналогичный метод можно применить и при вычислении интегралов в
конечных пределах от рациональных функций
.
Для этого рассмотрим интеграл
по контуру, показанному на рис.9.
Вычислим
|
||
![]() |
![]() |
(43) |
Тогда на верхнем берегу разреза, где
|
||
![]() |
(44) | |
Рис 9. |
А на нижнем, где, например,
![]() |
(45) |
Поэтому
![]() |
(46) |
так как интегралы по окружностям стремятся к нулю. Тогда
![]() |
(47) |
Используя (43) и аналитически продолжая
в точки 0 и -1, получим
и
.
Откуда
![]() |
(48) |